Pirólise catalítica da casca de café: estudo preliminar do rendimento líquido em diferentes condições operacionais

Autores

DOI:

https://doi.org/10.21712/lajer.2025.v12.n3.p188-194

Palavras-chave:

desoxigenação catalítica, biomassa lignocelulósica, conversão termoquimica, bioenergia sustentável, melhoramento catalítico

Resumo

Resíduos agroindustriais lignocelulósicos, como a casca de café, apresentam potencial para a produção de biocombustíveis via pirólise catalítica. Este estudo teve como objetivo caracterizar essa biomassa e avaliar o rendimento líquido da pirólise catalítica in situ em reator de leito fixo. A casca de café foi submetida a análises físico-químicas e termogravimétricas. Os ensaios foram realizados em reator tubular sob atmosfera inerte de nitrogênio, com duas concentrações de catalisador (3% e 17%) e duas temperaturas (480°C e 640°C). A biomassa apresentou baixo teor de umidade e elevado teor de voláteis, indicando bom potencial energético. A maior produção de líquido (49%) foi obtida a 480°C com 17% de catalisador, enquanto a 640°C, a concentração de 3% resultou em rendimento superior (45%), provavelmente devido à intensificação de reações secundárias em temperaturas mais elevadas.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Biografia do Autor

  • Talita Alves de Carvalho Tones, UFES CEUNES

    Engenheira Ambiental e Sanitarista, graduada pelo Centro Universitário de Caratinga (2013). Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho, em Gestão Ambiental pelo Instituto Federal do Espírito Santo (IFES) e em Saneamento pela Faveni. Atualmente é mestranda em Energia pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES).

  • Andressa Alves da Silva, UFES CEUNES

    Estudante (Departamento de Engenharia e Tecnologia)

  • Érica Victor de Faria, UFES CEUNES

    Doutora em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2022), atuando na área de sistemas particulados. Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro (2015) e mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2017). Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em Fenômenos de Transporte, Sistemas Particulados, Operações de Separação e Mistura, Pesquisa Operacional, Programação, Modelagem e Simulação, CFD. 

  • Thiago Padovani Xavier, UFES CEUNES

    Doutor em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2016), com mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2011) e graduação em Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2003). Atualmente é Professor Adjunto do Departamento de Engenharias e Tecnologia da Universidade Federal do Espírito Santo, desde 2012, atuando em assuntos relacionados à engenharias no que se refere à pesquisas tecnológicas e formação de pessoal na área de gestão.

  • Vinícius Barroso Soares, UFES CEUNES

    Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ/2008), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ/2010) e doutorado em Engenharia Química pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE/2016). Atualmente é professor do Departamento de Engenharia e Tecnologia da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES/atual). Tem experiência profissional na indústria na área de modelagem, simulação, controle, otimização e segurança de processos, com ênfase em gestão de riscos.

  • Taísa Shimosakai de Lira, UFES CEUNES

    Possui Graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2003), Mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2005) e Doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2009). É Professora Adjunto do Departamento de Engenharias e Tecnologia e Professora Permanente do Programa de Pós-graduação em Energia, ambos da Universidade Federal do Espírito Santo. Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em Modelagem, Simulação e Otimização de Processos, atuando principalmente com pirólise de biomassa. É bolsista Pesquisador Capixaba (Edital FAPES Nº 06/2021) na modalidade Pq - Produtividade em Pesquisa.

Referências

Basu, P (2010) Biomass gasification and pyrolysis: practical design and theory. Academic Press.

Bridgwater, AV (2012) ‘Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading,’ Biomass and Bioenergy, 38, pp. 68–94. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.01.048

Chan, YH, Dang, KV, Yusup, S, Lim, MT, Zain, AM and Uemura, Y (2014) ‘Studies on catalytic pyrolysis of empty fruit bunch (EFB) using Taguchi’s L9 Orthogonal Array,’ Journal of the Energy Institute, 87(3), pp. 227–234. https://doi.org/10.1016/j.joei.2014.03.008

David, GF et al. (2021) ‘Fast pyrolysis as a tool for obtaining levoglucosan after pretreatment of biomass with niobium catalysts,’ Waste Management, 126, pp. 274–282. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.03.016

Dias, S de A, Toscano Miranda, N, Maciel Filho, R, Sphaier, LA and Castillo Santiago, Y (2025) ‘Sugarcane Bagasse Fast Pyrolysis: Pilot Plant Challenges,’ Processes, 13(7). https://doi.org/10.3390/pr13072116

Dechao, W et al. (2025) ‘Ex-situ combined with in-situ catalytic pyrolysis: A strategic approach to enhancing furans production from biomass,’ Renewable Energy, 244. https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.122697

El Bari, H et al. (2024) ‘Catalytic fast pyrolysis of lignocellulosic biomass: Recent advances and comprehensive overview,’ Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2024.106390

El-Sayed, SA, Khass, TM and Mostafa, ME (2024) ‘Thermal degradation behaviour and chemical kinetic characteristics of biomass pyrolysis using TG/DTG/DTA techniques,’ Biomass Conversion and Biorefinery, 14(15), pp. 17779–17803. https://doi.org/10.1007/s13399-023-03926-2

Gupta, R et al. (2025) ‘Sustainable valorization of bamboo sawdust via catalytic pyrolysis into renewable liquid fuel and value-added chemicals,’ Engineering Research Express, 7(1). https://doi.org/10.1088/2631-8695/adc0e8

Hassan, NS, Jalil, AA, Hitam, CNC, Vo, DVN and Nabgan, W (2020) ‘Biofuels and renewable chemicals production by catalytic pyrolysis of cellulose: a review,’ Environmental Chemistry Letters. Springer Science and Business Media Deutschland GmbH, pp. 1625–1648. https://doi.org/10.1007/s10311-020-01040-7

Hematkhah, R, Majidian, N, Hallajisani, A and Samipoorgiri, M (2023) ‘Investigation of catalytic pyrolysis of spirulina for bio-oil production,’ Arabian Journal of Chemistry, 16(5). https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.104691

Kumar Mishra, R (2022) ‘Pyrolysis of low-value waste switchgrass: Physicochemical characterization, kinetic investigation, and online characterization of hot pyrolysis vapours,’ Bioresource Technology, 347. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.126720

Rehan, M et al. (2017) ‘Effect of zeolite catalysts on pyrolysis liquid oil,’ International Biodeterioration and Biodegradation, 119, pp. 162–175. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2016.11.015

Sánchez-Borrego, FJ, Álvarez-Mateos, P and García-Martín, JF (2021) ‘Biodiesel and other value-added products from bio-oil obtained from agrifood waste,’ Processes, 9(5). https://doi.org/10.3390/pr9050797

Setter, C et al. (2020) ‘Slow pyrolysis of coffee husk briquettes: Characterization of the solid and liquid fractions,’ Fuel, 261. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116420

Shafaghat, H et al. (2019) ‘In-situ and ex-situ catalytic pyrolysis/co-pyrolysis of empty fruit bunches using mesostructured aluminosilicate catalysts,’ Chemical Engineering Journal, 366, pp. 330–338. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.02.055

Shakor, ZM, Tayib, YM, AbdulRazak, AA, Shnain, ZY and Al-Shafei, E (2025) ‘Thermogravimetric Analysis Integrated with Mathematcal Methods and Artificial Neural Networks for Optimal Kinetic Modeling of Biomass Pyrolysis: A Review,’ ACS Omega. American Chemical Society, pp. 36750–36770. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c02250

Sheng, C and Azevedo, JLT (2005) ‘Estimating the higher heating value of biomass fuels from basic analysis data,’ Biomass and Bioenergy, 28(5), pp. 499–507. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2004.11.008

Tang, X et al. (2024) ‘In-situ and ex-situ selective catalysis of biochar-based catalysts for the production of high-quality bio-oil and H2-rich gas from tobacco stem,’ Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(6). https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.114268

Tian, B, Xu, L, Jing, M, Liu, N and Tian, Y (2021) ‘A comprehensive evaluation on pyrolysis behavior, kinetics, and primary volatile formation pathways of rice husk for application to catalytic valorization,’ Fuel Processing Technology, 214. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106715

Wang, S, Persson, H, Yang, W and Jönsson, PG (2018) ‘Effect of H2 as Pyrolytic Agent on the Product Distribution during Catalytic Fast Pyrolysis of Biomass Using Zeolites,’ Energy and Fuels, 32(8), pp. 8530–8536. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b01779

Xu, X, Chen, S, Wang, Y, Lv, P, Guo, W and Shu, Y (2025) ‘Investigation of the temperature influence on the catalytic hydrogenation upgrading of bio-oil using industrial nickel based catalyst RZ409,’ Scientific Reports, 15(1). https://doi.org/10.1038/s41598-025-14087-9

Yang, H, Yan, R, Chen, H, Lee, DH and Zheng, C (2007) ‘Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis,’ Fuel, 86(12–13), pp. 1781–1788. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.12.013

Downloads

Publicado

11/29/2025

Edição

Seção

Eficiência Energética

Como Citar

Pirólise catalítica da casca de café: estudo preliminar do rendimento líquido em diferentes condições operacionais. (2025). Latin American Journal of Energy Research, 12(3), 188-194. https://doi.org/10.21712/lajer.2025.v12.n3.p188-194

Artigos Semelhantes

1-10 de 57

Você também pode iniciar uma pesquisa avançada por similaridade para este artigo.